ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
им. академика С.П.КОРОЛЕВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТИВОБОЛЕВОГО ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОРА “ЭЛИМАН – 401”
Методические указания к лабораторной работе
Самара 1994
Составитель Л.И.Калакутский
УДК 615.471
Исследование противоболевого электростимулятора “Элиман - 401”:
Метод. указания к лаб. работе / Самара. 1994. 24с.
В методических указаниях изложены общие принципы электростимуляции органов и тканей, а так же приведены требования, предъявляемы к аппаратуре, кратко рассмотрено построение структурных схем противоболевых электростимуляторов, приведено описание лабораторного стенда и порядок выполнения работы. Рекомендуются студентам специальности 19.05. Подготовлены на кафедре радиотехники.
Печатаются по разрешению редакционно-издательского совета Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П.Королева.
Рецензент Л.М. Логвинов
СОДЕРЖАНИЕ
Краткие теоретические сведения….……………………………………………………….…4
Электрическая стимуляция органов и тканей……………………………………………4
Общие требования к аппаратуре для электронейростимуляции………………………..9
Назначение, функциональные особенности и область использования аппаратуры......................................................................................................................................9
Электроды...……………………………………………………………………………..10
Параметры стимуляции………………………………………………………………...11
Конструкция аппаратуры………………………………………………………………11
Электробезопасность…………………………………………………………………...12
Структурное построение электронейростимуляторов……...………………………….12
Противоболевой электростимулятор “”ЭЛИМАН - 401”………………………...……14
Описание лабораторного стенда...…………………………………………………..............17
Порядок выполнения работы……………………………………….………………………..18
Содержание отчета…………………………………………………………………………...18
Контрольные вопросы………………………………………………….…………………….18
Список рекомендуемой литературы……...……………………………………………………20
Приложение
Цель работы: изучение структурных и принципиальных схем построения электростимуляторов, исследование режимов работы и основных характеристик аппарата “ЭЛИМАН - 401”
Краткие теоретические сведения.
Электрическая стимуляция органов тканей.
Электрохимический характер процессов, происходящих в живых организмах, обуславливает определенную реакцию различных биологических тканей на приложенный извне электрический ток. Так, например, мышечные клетки сокращаются под действием электрических стимулов, а нервные, проявляя свойство возбудимости, генерируют импульсацию, распространяющуюся по нервным проводникам, передавая сигналы в другие нервные клетки.
Лечебные эффекты, возникающие при воздействии электричества на организм человека, были замечены достаточно давно. Еще римский ученый Скрибониус Ларгус ( 49 г. н. э. ) прикладывал к телу больных электрическую рыбу – “торпедо” для лечения головных болей и подагры. Работы Л.Гальвани, опубликованные в 1791 г. и связанные с проблемой “животного электричества”, изобретение А.Вольтом первых химических источников тока по существу положили начало исследованиям по изучению действия электрического тока на живые организмы. Однако первые практические результаты по применению электрической стимуляции в медицины были получены лишь в начале ХХ века, когда уровень техники позволил создать технические средства для генерации стимулов и исследования биоэлектрической активности, а уровень биологических наук позволил обоснованно применять эти средства в медицине. В настоящее время методы электрической стимуляции применяются практически во всех областях медицины, как с лечебной, так и с диагностической целью.
Электрическая стимуляция успешно сочетается с традиционной лекарственной терапией, а в ряде случаев позволяет добиться лечебного эффекта там, где другие методы лечения не дают положительного результата.
Методы электростимуляции, применяемые в клинической медицине для воздействия на различные органы и ткани, целесообразно разделить по функциональному признаку (рис. 1 ) в соответствии с областью их использования
Рис. 1 Методы электростимуляции органов и тканей
Электрокардиостимуляция (ЭКС) применяется для устранения последствий, возникающих из-за нарушения генерации и проведения физиологического возбуждения в сердце. При ЭКС один из стимулирующих электродов находится в непосредственном контакте с сердцем, а генератор стимулов располагается либо вне организма (при временной стимуляции), либо имплантируется внутрь. Многообразие сердечных патологий определяет достаточно большое число методов и разновидностей ЭКС.
Одной из первых начала применяться асинхронная ЭКС, навязывающая сердцу постоянный, заданный ритм сокращений. Появление биоуправляемой ЭКС, при которой генератор стимула функционирует, используя оценку собственных потенциалов сердца, значительно расширило применение стимуляции для лечения нарушений сердечного ритма.
Электростимуляция опорно – двигательного аппарата (ЭС ОДА) и его высших отделов применяется с целью предупреждения мышечной атрофии при резком ослаблении двигательных функций, для увеличения силы мышечного сокращения при дистрофиях, временного поддержания функционального состояния денервированных мышц.
Простейшая методика ЭС ОДА заключается в подведении электрических стимулов от генератора возбуждения к паре накожно расположенных электродов, расположенных в проекции мотонейронов, мышечных волокон или в двигательных точках.
Электростимуляция дыхания (ЭДС) используется при расстройствах функции внешнего дыхания, вызванных угнетением дыхательного центра, патологией периферических или центральных механизмов, нарушением исполнительных механизмов дыхательного акта вследствие травм или хирургических вмешательств в области грудной клетки.
ЭДС осуществляется путем непосредственной стимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов, при которой под действием плавно нарастающих стимулов сокращается дыхательная мускулатура и осуществляется активный вдох. Выдох происходит пассивно за счет эластичности диафрагмы и легких. Частота проводимых стимулов определяет ритм дыхательных движений.
Электростимуляция депрессорных нервов (ЭСДН) предложена как способ лечения гипертонической болезни. Особенностью барорефлекса, возникающего при ЭСДН, является кратковременность эффекта из-за наступающей адаптации. Длительное и стойкое снижение артериального давления можно получить, воздействую стимулами попеременно – на правый и левый депрессорный нервы - таким образом, чтобы каждое последующее воздействие перекрывало предыдущее. Метод ЭСДН может найти применение в клинике для купирования гипертонических кризов, осложняющих течение гипертонической болезни и представляющих особую опасность.
Противоболевая электростимуляция (ПБ ЭНС) представляет собой эффективный метод купирования болевых синдромов различного происхождения. Эффект периферической электроанальгезии у пациентов возникает при электронейростимуляции сенсорных афферентов, связанных с зоной болевого раздражения.
Клинический опыт применения ПБ ЭНС показал, что этот метод является наиболее адекватным методом лечения послеоперационных болей, болей травматического и неврологического происхождения. Привлекательность метода ПБ ЭНС обусловлена тем, что он позволяет частично или полностью отказаться от применения анальгетиков, в том числе и наркотического ряда, не всегда безвредных для организма больного, особенно при длительном использовании.
При тяжелых болевых синдромах, встречающихся в неврологической практике, применяют спинно-мозговую ПБ ЭНС, осуществляемую с помощью электродов, имплантированных в спинно-мозговой канал.
Наиболее просто реализуется методика чрескожной ПБ ЭНС. Электроды, выполненные в виде двух проводящих эластичных пластин, накладывают на кожу пациента в проекции соматических нервных стволов, иннервирующих зону болевого раздражения.
Длительность сеанс ПД ЭНС, необходимая для достижения анальгетического эффекта, составляет около 35-40 минут, наиболее частый перерыв между сеансами составляет 3-4 часа.
Электроостеостимуляция является эффективным методом, способствующим сращению костной ткани при переломах, дающим хорошие результаты в случаях, когда другие методы наращивания костной ткани оказываются безуспешными. В результате пропускания постоянного или низкочастотного переменного тока в зоне перелома в месте расположения электродов образуется костная мозоль.
Сеанс воздействия длится 1-1,5 часа ежедневно в течение трех недель. После цикла лечения электроды извлекаются и могут использоваться повторно.
Электростимуляция нерва каротидного синуса используется для лечения стенокардии и гипертензии при противопоказаниях или неэффективности других видов терапии. Стимуляция осуществляется с помощью имплантированных электродов с радиочастотной передачей сигнала от внешнего стимулятора – передатчика.
При гипертонии постоянная стимуляция нерва каротидного синуса приводит к ослаблению симпатической регуляции сердечной деятельности, что обуславливает снижение частоты сердечных сокращений, ударного объема и давления крови. При стенокардии под влиянием стимуляции улучшается питание и происходит мобилизация резерва метаболических ресурсов миокарда.
Общая электроанастезия представляет собой воздействие электрическим током на центральную нервную систему с целью формирования наркотического состояния, достаточного для проведения хирургических вмешательств. Достоинствами метода, привлекающими внимание исследователей, является отсутствие токсического действия на организм, мгновенное достижение анальгезии, быстрый выход из состояния электронаркоза, возможность строгой ее дозировки. Электростимуляционное воздействие используется в настоящее время как основной компонент общей электрофарманестезии.
При проведении общей электроанестезии используется височно-затылочное расположение электродов, при котором ток охватывает большинство структур мозга.
Центральная электроанальгезия основана на электроимпульсном воздействии на определенные структуры центральной нервной системы. Здесь используется наложение электродов на лоб (раздвоенный катод) и шею (раздвоенный анод). В основе метода лежит эффект электротранквилизации, позволяющий путем замедления проведения нервных импульсов в лобных областях коры обеспечить стойкое ослабление коркового компонента эмоциональных реакций и их вегетативных проявлений. Метод применяется в акушерско-гинекологической практике для лечения и профилактики токсикоза, подготовки беременных к рода, при обезболивании и регуляции родов.
Электростимуляция желудочно-кишечного тракта применяется как метод борьбы с нарушениями моторной, моторно – эвакуаторной и секреторной функций. При трансгастральной электростимуляции желудка и двенадцатиперстной кишки в них через пищевод вводят активный электрод – зонд. В случае стимуляции, охватывающей большую зону кишечника, чем при биполярной, индифферентный электрод в виде пластинки помещают на брюшной стенке в области эпигастрия. При необходимости лечения нижних отделов кишечника активный электрод располагается ректально, а индифферентный – на передней брюшной стенке или на пояснице. Используется также введение униполярного электрода через кишечные свищи. Для ликвидации послеоперационного пареза кишечника применяют наиболее простой способ стимуляции с помощью электродов, накладываемых на кожу в области гепатодуоденальной зоны.
Высока эффективность метода при лечении больных нейрогенно-дискинетическими колитами, поражениях спинного мозга, лечении функциональной кишечной непроходимости.
Электростимуляция выделительных органов включает электростимуляцию мочевого пузыря и сфинктеров. Электростимуляция мочевого пузыря применяется при расстройствах мочеиспускания. В зависимости от места приложения стимулов используется стимуляция соответствующих нервов, мышц мочевого пузыря и непосредственно спинальных нервов мочеиспускания.
При лечении дисфункции сфинктеров стимулирующий ток способствует напряжению мышц сфинктера и восстановлению их естественного тонуса.
Электростимуляция органов слуха и зрения применяется с целью терапии и протезирования при утрате естественной функции органов. Для улучшения слуха используется электростимуляция слухового нерва через первичное раздражение рецепторных зон, а также соответствующих биологически активных точек.
Прямая электростимуляция зрительных нервов осуществляется с помощью имплантированных биполярных электродов. Электростимуляция способствует повышению уровня активности зрительного нерва и зрительной системы в целом и используется как метод восстановления зрения при повреждении зрительных нервов.
Электростимуляции биологически активных точек (БАТ) (электроакупунктура, электропунктура) заключается в раздражении БАТ слабым постоянным или импульсным низкочастотным током. Здесь используются игольчатые или конусные заостренные электроды, расположенные в области БАТ.
Электростимуляция БАТ является важным методом рефлексотерапии, с успехом используемой практически во всех основных направлениях медицины.
Усиление лечебного эффекта при электростимуляции БАТ может быть достигнуто с помощью экстракорпоральной электрофорезопунктуры лекарственных препаратов (например, випраксина) непосредственно перед сеансом воздействия.
Диагностическая электростимуляция заключается в электроимпульсном воздействии на нервные или мышечные структуры с целью их возбуждения и регистрации вызванных возбуждением эффектов. Диагностическое направление возникло в различных областях использования лечебной электростимуляции и в настоящее время имеет самостоятельное значение.
Диагностическая стимуляция сердца используется, например, дял выявления скрытых форм нарушений проводимости в различных отделах проводящей системы, определения резерва коронарного русла, слабости синусового узла. Стимуляция в этом случае осуществляется с помощью эндокардиального электрода, регистрация эффекта воздействия производится путем внутрисердечной электрографии.
Значительное распространение получила электростимуляционная миография, с помощью которой проводят диагностику ряда заболеваний, связанных с нарушением проводимости по нерву, нервно-мышечной передачи.
Важное значение для клиники нервных болезней имеет исследование рефлекторного ответа мышцы, вызываемого электрической стимуляцией нерва, т.н. Н-рефлекса. Это обусловлено в первую очередь тем, что величина Н-рефлекса отражает функциональное состояние спинальных структур, которое в свою очередь, находится под супраспинальным контролем.
В анестезиологии используется стимуляция двигательных нервов для определения степени нервно-мышечной блокады при введении оперируемому больному мышечных релаксантов.
Важным направлением диагностической электростимуляции является воздействие дозированными по интенсивности стимулами на кожу с целью определения порогов тактильной и болевой чувствительности. Измерение порогов чувствительности на определенных участках кожи позволяет, в частности, судить о развитии патологический процессов в центральной нервной системе.
Анализ основных методик электростимуляции органов и тканей показывает, что, несмотря на различие лечебных эффектов, возникающих при возбуждении различных физиологических систем, в процессах, происходящих при электростимуляции, наблюдается ряд общих явлений и характерных закономерностей, играющих важную роль при проектировании аппаратуры.
В первую очередь, это связано с существованием однотипного канала передачи энергии, включающего выходные каскады генератора стимула, электроды, участок биологической ткани и возбудимую структуру физиологической системы. От условий, существующих в этом канале, зависит эффективность электростимуляционного воздействия. Особенности построения канала передачи воздействия в значительной мере определяются типом той или иной биологической структуры, на которую направлено лечебное воздействие.
Можно выделить несколько типов структур, являющихся объектом воздействия, близким по своим электрофизиологическим свойствам: нервные структуры на уровне центральной нервной системы, спинного мозга, периферических проводников и рецепторов; мышечные структуры; «пассивные» ткани. Аппараты, использующие электростимуляцию нервных структур в качестве метода воздействия, целесообразно объединить в группу электронейростимуляторов. Это позволяет сформулировать общий подход к формированию адекватных сигналов воздействия, проектированию аппаратуры, введении биоуправляемых алгоритмов работы.